1 / 42

I. PŘEHLED OKRUHŮ: Obecná mikrobiologie (historie, bakterie, houby, viry) Bakteriální buňka

I. PŘEHLED OKRUHŮ: Obecná mikrobiologie (historie, bakterie, houby, viry) Bakteriální buňka Metabolismus Výživa a rozmnožování Genetika Koloběhy biogenních prvků (látek) N – C – P - S Mikrobiologie půdy Mikrobiologie vody Mikrobiologie krmiv Mikroorganismy a živočichové.

taite
Download Presentation

I. PŘEHLED OKRUHŮ: Obecná mikrobiologie (historie, bakterie, houby, viry) Bakteriální buňka

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. I. PŘEHLED OKRUHŮ: Obecná mikrobiologie (historie, bakterie, houby, viry) Bakteriální buňka Metabolismus Výživa a rozmnožování Genetika Koloběhy biogenních prvků (látek) N – C – P - S Mikrobiologie půdy Mikrobiologie vody Mikrobiologie krmiv Mikroorganismy a živočichové

  2. LITERATURA Voříšek: Zemědělská mikrobiologie (sylaby přednášek). 2006, 2008, 2010 Růžek, Voříšek: Vybrané kapitoly z pedobiologie a mikrobiologie. 2003 - 2010 Klaban: Svět mikrobů. Gaudeamus, 2007, 2001 (1999) Klaban: Ilustrovaný mikrobiologický slovník. Galen 2005 Klaban: Ekologie mikroorganismů. Galen 2011 Leitgeb: Mikrobiologie, MON 1988 (1983)(skriptum) Marendiak a kol.: Polnohospodarska mikrobiologia, Priroda 1988 Káš: Zemědělská mikrobiologie, SZN 1983 Rozšiřující: Kaprálek: Fyziologie bakterií, SPN 1986 Rozsypal a kol.: Obecná bakteriologie, SPN 1989 Brady, Weil: The nature and properties of soils, Prentice Hall 1999 Atlas: Principles of microbiology, WCB 1997 Paul, Clark: Soil microbiology and biochemistry, AP 1996 Paul: Soil microbiology, ecology and biochemistry. AP 2007 Tománková a kol.: Potravinářská mikrobiologie. PowerPrint 2006 (skriptum)

  3. I. ÚVOD • I.1. Vymezení pojmů • Mikrobiologie • Priony • Viry • Bakterie • Houby • I.2. Základní historické údaje • Fracastorius (1546) • van Leeuwenhoek (1632-1723) • 1674, 24.4.1676 • Pasteur (1822-1895) • Fermentace, techniky, hnití, nemoci, • vakcinace-imunisace • Koch (1843-1910) • Izolace, nemoci, 4 postuláty • I.3. Zemědělská mikrobiologie, „půdní“ • Kostyčev, Ivanovskij, Vinogradskij, Popov, Omelianskij, Mečnikov

  4. II. MIKROBY V TEORII VZNIKU ŽIVOTA Samoplození X Biogenese Monomorfismus X plejomorfismus Pasteur – odmítnutí samoplození Živý systém = vysoce uspořádaný soubor látek (NK, BÍLKOVINY, TUKY, GLYCIDY), stabilní, strukturní, výměna látek, růst, rozmnožování, vývoj Etapy evoluce Říše : 5 – 6, (?? podbuněčné organismy) (Prokaryota) Monera Archaebacteria Eubacteria (Eukaryota) Protista Houby Rostliny Živočichové

  5. III. MORFOLOGIE BAKTERIÍ • Základní údaje • Koky • Tyčinky • Vláknité bakterie • Stavba bakteriální buňky • Bičík • Fimbrie (pily), glykokalyx • Pouzdro, kapsula, slizový obal • Buněčná stěna • Cytoplasmová membrána • Cytoplasma • Ribosomy • Nukleoid • Plasmidy • Mesozom • Inkluse • Spora, sporulace • Základy systematiky bakterií

  6. III.1. ZÁKLADNÍ ÚDAJE Prokaryotická buňka úplná samostatnost buňky nepřítomnost jádra (chybí jaderná membrána, haploidní – 1 chromosom) nepřítomnost buněčných organel odlišná stavba ribosomů – 70S (30S + 50S) příjem živin celým povrchem peptidoglykan v buněčné stěně anaerobiosa (část) schopnost (část) vázat N2 velikost v mikrometrech: (0,2) – 0,4-10 veliký aktivní povrch k objemu 1 g Escherichia coli = 1012 b. = 3 m2 Tvar: kulovitý (koky) válcovitý (tyčinky) vláknitý (aktinomycety a příbuz.) (řada přechodných)

  7. III.2. KOKY Kulovité, jednotlivě nebo ve shlucích Ø 1 µm 0,8 – 1,2 (3) µm diplokoky Diplococcus streptokoky Streptococcus tetrády Micrococcus sarcina Sarcina stafylokoky Staphylococcus Micrococcus

  8. III.3. TYČINKY • Válcovitý tvar, morfologicky rozmanité • 0,2-1,2 x (0,4) 1-10 µm 0,8-1 x 3-5µm • často bičíky, jejich umístění (počet) = důležitá charakteristika • Sporulující („bacily“) • spóra = odolný klidový útvar • plektridium • klostridium • Rody: Bacillus (aerobní) • Clostridium (anaerobní) • Sporolactobacillus • Nesporulující • rovné (bakterium) Pseudomonas • Lactobacillus • Escherichia • vibrio Vibrio • spirila Spirillum • spirochéta Leptospira

  9. III.4. VLÁKNITÉ A PŘÍBUZNÉ „vláknité“ bakterie buňky v dlouhých řetízkách často s povrchovou vrstvou – sirné b. aktinomycety – myceliární struktura dlouhá větvená jednobuněčná vlákna Ø 1 µm, délka i desítky mikrometrů substrátové a vzdušné mycelium tvorba konidií (vzdušné mycelium) = nepohlavní rozmnožovací částice typické půdní organismy Rody: Streptomyces Nocardia Actinomyces plejomorfní tyčinky nepravidelný tvar, často větvené Rody: Rhizobium (fixace N2) Mycobacterium (půdní, TBC) Propionibacterium (sýry, vitaminy) Eubacterium (trávicí trakt)

  10. III.5. Stavba bakteriální buňky Vnější struktury –postradatelné Bičík (Flagellum) Fimbrie, pily, glykokalyx Pouzdro, kapsula, slizový obal Buněčná stěna Vnitřní struktury – nepostradatelné (většina) Cytoplasmová membrána Cytoplasma Ribosomy Nukleoid (Plasmidy) Mesozom (Inkluse) (Spora)

  11. III.5.1. Bičík (Flagellum) Orgán pohybu Pouze u některých bakterií Ukotven v cyt.membráně basalním tělískem Složen z bílk. vláken – flagelin Ø cca 20 nm, délka až 15-20 µm Antigenní vlastnosti („F“) Umístění a množství druhově specifické: 1. MONOTRICHA jeden bičík na jednom pólu Vibrio cholerae 2. LOFOTRICHAsvazek bičíků na jednom pólu Pseudomonas sp. 3. AMFITRICHAna každém pólu jeden nebo i více bičíků Spirillum volutans 4. PERITRICHA povrch buňky pokryt bičíky Escherichia coli Bacillus sp. Clostridium sp. Proteus vulgaris

  12. III.5.2. Fimbrie, pily, glykokalyx Povrchové vláknité struktury Fimbrie Až 1000, Ø 3-10 nm, délka až 1-několik µm Bílkovinné vlákno Funkce: uchycení k povrchům Pily Podobné fimbriím, 1-10 na buňku Silnější (9-10 µm) Bílkovinné vlákno Funkce: F-pily podmínkou konjugace Receptor pro uchycení některých virů Glykokalyx Polysacharidová vlákna Funkce: Adherence na povrchy Vymezení prostoru pro exoenzymy

  13. III.5.3. Pouzdro (kapsula), slizový obal, S-vrstva Povrchové ochranné struktury Pouzdro (kapsula) Polysacharidy + další komponenty Výrazně strukturní, vazba na buněč. stěnu Výrazně zvyšuje odolnost (vnější podmínky, fagocytosa…) Antigenní vlastnosti = „K“ antigen Slizový obal Hlavně polysacharidy „Nestrukturní“, bez vazby na bun.stěnu S-vrstva Krystalická protein. vrstva (i Archaebact.) Ochranná fce

  14. III.5.4. Buněčná stěna Přítomna u většiny bakterií (ne Mycoplasma, některé Archaebacteria), je ale postradatelná PEPTIDOGLYKAN je typický komponent = N-acetylmuramová kys. + N-acetylglukosamin (spojené můstky, vytváří „síťovinu“) Dále D-aminokyseliny – např. DAP Není u eukaryotů a archaebakterií Tlouštka velmi variabilní (cca 10 – 80 nm) Výrazný rozdíl mezi G+ a G- bakteriemi Funkce:Ochranná (osmot.tlak, chemické l., aj.) Určuje tvar buňky Antigenní vlastnosti („O antigen“) Regulace přijmu živin

  15. Buněčná stěna G+ bakterií - fialová barva Velmi silná, 20 – 80 nm, Ø cca 40 nm) Relativně jednoduchá stavba, v podstatě jednovrstevná, z cca 90% peptidoglykan Často „protkána“ kyselinou teichoovou (rezervoár P) Rody: Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Micrococcus, Staphylococcus, Streptococcus, Streptomyces Buněčná stěna G- bakterií - červená barva Tenká, cca 10 nm Obvykle trojvrstevná: vnější membrána, „dvojvrstevná“, 7-8 nm;vysoký podíl lipidů: tvořená fosfolipidy, proteiny, lipopolysacharidy, lipoproteiny, poriny (průchod živin) peptidoglykanová vrstva velmi tenká, cca 1 nm periplasmatický prostor – gel Rody: Acetobacter, Azotobacter, Escherichia, Pseudomonas, Rhizobium, Salmonella

  16. III.5.5. Cytoplasmová membrána Nepostradatelná struktura bakteriální buňky Hlavní komponent : fosfolipidy tvořené fosfátovou skupinou a mastnými kyselinami - spojeno glycerolem Významný podíl proteinů rozložený v matrixu membrány Fosfát(-) je hydrofilní (obvyklá orientace vně buňky) Mastné kyseliny (NEPOLÁRNÍ) jsou hydrofóbní Působí dvojvrstevným dojmem – ale fluidní struktura Tloušťka: 5-10 nm Funkce: Osmotická bariera Selektivní bariera (semipermeabilita) Transport živin Metabolismus (respirace; fotosynthesa; synthesa tuků a buněčné stěny) Přítomnost receptorů Chemotaxe

  17. III.5.6. Cytoplasma Vyplňuje vnitřní prostor buňky Prostor pro vnitřní struktury Významná v metabolismu buňky Složení (= cytosol): voda, bílkoviny Protoplast = cytoplasma + cytopl. membrána

  18. III.5.7. Ribosomy Počet: obvykle 10000 (i více), souvisí s úrovní metabolické aktivity Velikost: 70S (eukaryota 80S) Rozměry: cca 15 x 20 nm Stavba: 2 zákl. subjednotky 50S a 30S 50S = 23S rRNA + 5S rRNA + bílkoviny 30S = 16S rRNA + bílkoviny Složení: cca 60% RNA + 40% bílkoviny (v ribosomech cca 80% buněčné RNA, zbytek jako mRNA a tRNA) Funkce: syntesa bílkovin

  19. III.5.8. Nukleoid Synonyma: chromatin,chromatinové tělísko, aj. Tvořen dvouvlákennou DNA v kruhu Jediný chromosom u většiny bakterií Délka až 1,4 mm Bez jaderné membrány Obsahuje 99 – 100 % buněčné DNA V oblasti nukleoidu se nachází i bílkoviny a stopy RNA (transkripce) Funkce:kóduje dědičnost (cca 3500 genů)

  20. III.5.9. Plasmidy Postradatelná součást buňky, zvyšuje genetickou variabilitu Tvořeny kruhovou dvojvlákennou DNA (extrachromosomální DNA) Počet: 0 – cca 100 Samostatný replikon – replikace nezávislá na dělení buňky resp. na replikaci chromosomální DNA „Curing“ = ztráta plasmidů při dělení Typy plasmidů: Kompatibilní x nekompatibilní F-plasmidy = konjugativní R-plasmidy = kódují rezistenci (antibiotika, toxiny…) Temperovaný = dočasná součást chromosomu Metabolické plasmidy Plasmidy virulence Plasmidy – kód pro bakteriociny Funkce - shrnutí: dodatková genetická informace (obvykle < 30 genů) významný nástroj genových manipulací

  21. III.5.10. Mesozom = intracelulární membranoidní struktura Derivát (vychlípenina) cytopl.membrány Funkce: nejasná – metabolismus, dělení buňky až názor, že se jedná o artefakt III.5.11. Inkluse Granule = uložení sloučenin uvnitř buňky, některé s membránou Např: zásobní materiál (polyhydroxybutyrát) polyfosfáty (volutin) metabolity (granule S)

  22. III.5.12. Spóra (sporulace) = odolný klidový útvar vznikající uvnitř (endospóra) některých bakterií Bacillus, Clostridium,(Sporolactobacillus, Sporosarcina) životné i po 500 letech (i tisíce?) Umístění: centrální až terminální Neslouží k rozmnožování, z 1 buňky 1 spóra Vysoká odolnost: teplo, UV záření, sucho, barviva, chemikalie… „Životní cyklus“ sporulujících bakterií: vegetativní b., sporulace, spóra, klíčení, vegetativní b. Sporulace cca 10 hod v 7 fázích Spóra (odlišnosti od vegetativní buňky): Stavba – více „obalů“: exosporium, plášť spóry, kortex (peptidoglykan), stěna spóry, cytoplasm. membrána Chemismus – snížený obsah volné vody, vysoký obsah kys. dipikolinové Snížený metabolismus („nulový“) Nepřijímá živiny z vnějšku Redukce ribosomů

  23. vnější membrána protoplast DNA vnitřní membrána kortex obal spóry exosporium

  24. III.6. Systematika a identifikace bakterií Základní taxonomická jednotka - druh = soubor buněk charakterizovaných stejnými morfologickými, kultivačními, biochemickými a dalšími vlastnostmi Podmínka při určování – čistá kultura, získáme nejlépe rozmnožením 1 buňky Morfologické vlastnosti: tvar, seskupení, barvitelnost dle Grama (G+, G-), velikost (?), bičíky, tvorba spór… tvar, barva a okraj kolonií; charakter růstu v tekutém prostředí Kultivační (fyziologické) vlastnosti: (obvykle optimum a rozmezí) Teplota, pH, vztah k O2, tolerance k chemikáliím (např. NaCl, žlučové soli) Biochemické (metabolické) vlastnosti: Zdroje živin – C, N…. Enzymy - katalasa, hydrolasy Metabolity (primární, sekundární). Energetický metabolismus Další vlastnosti: DNA charakteristiky: % G+C v DNA, složení DNA (hybridizace, PCR) Serologické vlastnosti

  25. Systematika: Obdobná dalším organismům Druh– Rod – Čeleď – Řád – Oddělení - Říše Možné i nižší jednotky než druh: poddruh, morfovar, patovar, serovar… Základní název binární (vždy jen jeden !?) Lactobacillus plantarum Escherichia coli Pseudomonas fluorescens Enterococcus faecium (pův. Streptococcus faecium)

  26. Systémy bakterií Celá řada přístupů Fylogenetický systém „Morfologický systém“ – původně založen hlavně na morfologii, postupně převládly další charakteristiky Bergeyś Manual of Systematic Bacteriology, respektuje poznatky z fylogenese bakterií, podrobný taxonomický popis Bergeyś Manual of Determinative Bacteriology, „klíč“ pro určování; zde bakterie rozděleny do 35 skupin – morfologie, Gram, vztah k O2; např. 5.sk.– fakultat. anaerobní G- tyčinky 19.sk.–rovné nesporulující G+ tyčinky Numerická taxonomie - založena na sdružování bakterií podle společných vlastností s využitím statistických metod, tvorba klastrů a dendrogramů Taxonomie založená na porovnávání shodnosti vlastností s ideokmeny rRNA taxonomie – RNA evolučně nejkonzervativnější součást buňky = „biologické hodiny“

  27. IV. MORFOLOGIE VIRŮ IV.1. Základní údaje IV. 2. Reprodukce IV.3. Systematika

  28. IV.1. Základní údaje Virus – původně jed, později patogenní mikroorganismus 1892 Ivanovskij – objev viru mozaikové choroby tabáku Podbuněčný (acelulární) organismus Intracelulární obligátní parazit téměř bez vlastního enzymového vybavení, plně závislý na hostitelské buňce Velikost: 30 – 300 nm (elektronový mikroskop) Virion: základní jednotka Stavba: Centrálně nukleová kyselina – DNA nebo RNA (= genetický kód, dědičnost) Na obvodu proteinová kapsida složená z jednotlivých kapsomér Prostorové uspořádání typické – spirálovitý (helikální) a poly-edrální (mnohostěn – 16, 24, 32…) Virový plášť (pouze u některých) – vnější lipidový obal

  29. IV.2. Reprodukce Vždy v hostitelské buňce Základní fáze: Přichycení na receptor hostitele Penetrace = průnik do hostitelské buňky (virion tím zaniká) Dále dvě možnosti: Lytický cyklus – okamžité využití metabolismu hostitelské buňky a reprodukce virionů (viz schema) Lyzogenní cyklus – virion se stává na omezenou dobu součástí chromosomu hostitelské buňky = temperovaný virion (viz schema)

  30. IV:3. Systematika virů Založena na morfologických a dalších charakteristikách virionu Stavba virionu – holý – s pláštěm Stavba kapsidy Typ nukleové kyseliny – DNA, RNA Uspořádání NK – jednovlákenná, dvojvlákenná, přímá, kruhová (DNA) Hostitelská buňka: živočišná rostlinná mikrobní : bakteriofág aktinofág mykofág

  31. HOUBY • Základní charakteristika • Systematika hub • Význam hub • (kvasinky a mikromycety)

  32. Základní charakteristika • Typické eukaryotní organismy – plné jádro • Mono-, di- a polykaryotické • Haploidní kromě zygoty • Buněčná stěna často chitin (občas celulosa) • Tvar: holokarpický, myceliární (vlaknitý), • častá tvorba rozmnožovacích orgánů • Vláknité houby: mycelium, stélky, hyfy • Velikost: jednotky až stovky mikrometrů • Jedno- a vícebuněčné, bez buněčných přep. • Převážně aerobní (anaerobní bachorovéh.) • Nefotosyntetizující • Heterotrofní • Chemoorganotrofní • Saccharomyces Holo 1 B 1 J • PenicilliumMyc V B 1 J • MucorMyc - BP V J • BoletusMyc V B 2 J (1 J)

  33. Rozmnožování hub Vegetativní: fragmenty mycelia, pučení Nepohlavní částice (spóry): oidie, chlamydospóry, sporangiospóry (Zygomycota), konidie (Deuteromycota) Pohlavní: pohlavní orgány – antheridium (samčí), oogonium (samičí) tvorba pohlavních spór (bez meoisy) askospóry basidiospóry pohlavní spóry vytvoří mycelium fúze pohlavních mycelií (dikaryotické myc.) fúze jader a redukční dělení

  34. Systematika hub • Podobně jako u bakterií ve vývoji • Znaky: uspořádání buněk, rozmnožování, tvar rozmnožovacích částic • Hlavní třídy: • (Oomycetes) • Přeřazení do Protista • Nedělené mycelium, diploidní, zoospóry • Buněčná stěna - celulosa • Saprofytické, parasitické • Perenospora • Pythium • Phytophtora infestans • Chytridiomycota • Asexuální zoospóry, jednoduchá buňka až mycelium • Saprofytické, parasitické • Často ve vodě, na organických zbytcích • Synchytrium • Zygomycota • Mycelium mnohojaderné bez přepážek • Rozmnožování:nepohlavní – sporangiospóry • pohlavní – zygospóry • Převážně saprofytní, rozklad jednoduchých glycidů, některé parazitické • Mucor • Rhizopus

  35. Ascomycota • Velmi rozsáhlá skupina • Mycelium jednak vláknité bohatě větvené a mnohobuněčné, • jednak holokarpické • Pohlavní askospory vznikají v asku (vřecku); sdruženy do plodniček. • Kleistothecium – Perithecium - Apothecium • Saprofytické, parasitické • Saccharomyces (dříve Endomycetes) • Chaetomium, Xylaria • Erysiphe (parazitická) • (Deuteromycota ) • Synonyma: Fungi imperfecti - houby nedokonalé • Nyní hlavně Ascomycota (Basidiomycota) • Houby s neznámým pohlavním rozmnož. • Typická tvorba nepohlavních rozmnožov.částic – konidie; konidiofor, fialida • Většina saprofytických, půdních; spóry rovněž ve vzduchu • Penicillium, Aspergillus, Fusarium • Trichoderma, Alternaria • Basidiomycota • „Houby vyšší“, relativně složitý životní cyklus: • Produkce haploidních basidiospór (obvykle 4) na basidiu • Spóry jednojaderné haploidnímycelium • Fúze dvou mycelií dikaryotické mycelium, jeho růst • Fúze jader (=zygota), meiosa, další dělení • Vznik basidie a basidiospór • Agaricus, Boletus, Amanita

  36. Význam hub • Půda = hlavní rezervoár • Mineralizace • Humifikace • Půdotvorné procesy • Detoxikace xenobiotik • Koloběhy biogenních prvků • Voda a vzduch • Většinou nepříznivé pro růst • Zdroj šíření a kontaminace (spóry) • Krmiva, potraviny (často nežádoucí) • Zhoršení organoleptických vlastností • Rozklad živin • Produkce metabolitů • Produkce mykotoxinů • Kancerogenní účinky • Součást „kulturní“ mikroflory • Původci chorob – mykózy • Průmyslové využití • Alkoholy • Organické kyseliny • Enzymy • Antibiotika • Detoxikace • Potravinářství

More Related